实验七 植物根系水力学导度的测定

1、植物根系水导测定一、实验目的掌握植物根系水力学导度的在植物水分关系中的意义。握静水压法测植物水力学导度的原理和方法。掌握压力室的使用方法与操作技术。二、实验原理植物根系水力学导度（Lpr，简称根系水导，root hydraulic conductivity）是反应植物 根系水力学特征的重要参数，可用单位时间内单位压力下通过根系表面积的水流通量来 表示，即流速Jv，单位时间内通过单位根系表面积的水流通量，m/s）与压力（P，MPa） 的比值。Lpr除受环境因子（如蒸腾强弱，土壤水分含量，营养状况，土温高低等）的 影响之外，还受根系自身的发育状况，空间分布，解剖结构及代谢活性的影响。因此在 维持其

2、中几种参数恒定的试验条件下，测定Lpr就可以反应植物根系的输水和导水性能， 进而反应植物整体的水分状况。Lpr可以在根细胞、单根和整柱根系的几个水平上反应 出来，测定方法有毛细管渗透计法、蒸腾法、压力室法和压力探针法等。类似于电导，Lpr也可以根据欧姆定律来计算，即Lpr=Qv/（SxP）=Jv/P式中：Lpr：根系水导（m/s/MPa）； Qv :水流通量（m3/s）； Jv：水流通量（m/s）； S：根系表面积（m2）； P：外加压力（MPa）三、仪器设备实验仪器：压力室（型号：Model 1000，PMS INSTRUMENT COMPANY，USA）、 电子天平（型号：JA3003,上

3、海舜宇恒平科学仪器有限公司）、电热鼓风干燥箱（型号： 101-1AB型，天津市泰斯特仪器有限公司）、剪刀、吸水纸、1.5mL塑料离心管、镊子、 烧杯、生胶带等。四、试验材料：两周龄的玉米幼苗（三叶一心）。五、方法与步骤打开仪器箱，用高压金属软管通过过度接头把氮气瓶与压力室连接好。连接时 先压下套环，然后插入连接头，将套环复位，检查连接牢固情况。取下压力室盖，在压力室内放入盛有蒸馏水的烧杯，使杯口恰好与压力室盖接 触，烧杯的大小要以完全浸入烧杯中的水为宜。用剪刀将材料从茎基部减掉，除去植株地上部分，注意留茎2cm左右，在颈部 缠绕胶带，确保密封条件良好。将根系小心的穿过压力室盖，检查根系的入水情

4、况，待根系完全的浸在水溶液 中，将其放在仪器台上的凹陷处，匀速旋紧金属转子，直至转子不动为止。准备吸水管，将约0.05g吸水纸卷成约1cm的纸卷，放入1.5ml的塑料离心管中， 称重。每组准备15个。注意纸卷不宜放在离心管的底部，最好使其处于离心管的中部 区域，便于吸水纸吸水操作。压力室气阀旋至关闭状态，打开储气瓶阀少许（不宜开的太大），仪器台面上 的小压力表指针转动，向压力室的储气罐中供气，然后关闭氮气瓶阀门。将压力室上的气阀门由关闭状态缓慢旋向进气状态。注意观察压力表，当压力 表上的指针指向0.2 MPa，将气阀回旋到关闭状态。待压力恒定后，将带有吸水纸的离 心管罩在茎切口处吸取汁液，2m

5、in后取下称重。吸水前后吸水纸的重量差即为测试根 段的水流通量。然后每隔0.2 MPa加压一次，直至加到1.0 MPa，每个压力下至少收集3 次，每次收集时间为2minn，测定并记录吸水纸吸水前后的重量差，计算每个压力下 达到稳态流时单位时间木质部汁液流量（Q，mg/min）。将根系清洗，烘干后称量根的质量，计算单位根重、单位流出时间内的汁液收 集量一水流速率Jv，mg/（g min）。水流速率与压力相关曲线的斜率即为根系导水率（LJ。测定结束后，将压力室选阀到EXHAUST，并打开氮气瓶压力表下方的小开关， 放出剩余气体。制作被测植物压力一流速（Jv-P）曲线：在80C烘箱烘干根系，测根系干

6、重， 计算流速Jv即单位面积或重量根系的出液量。以压力为横坐标，流速为纵坐标作图， 进行线性回归，曲线斜率即为所测根系的Lpr。六、实验结果表1不同压力水平下吸液量变化压力/ MPa重复吸液前重量/g吸液后重量/g吸液量/g时间/min平均吸液量/g10.3870.3870020.3730.37302030.2930.293010.9911.0100.0190.220.9540.9570.00320.27330.9931.0080.01511.0301.0740.0440.420.8890.9210.03220.61430.8840.8880.00410.9270.9780.0510.620.

7、9110.9160.00520.43230.9380.9390.00110.9401.0240.0840.820.79520.8780.8920.01430.9420.9480.00610.9241.0150.0911.020.9350.9460.01120.841430.9140.9240.010表2玉米根系含水率/%重复鲜重/g干重/g鲜重平均值（g）干重平均值（g）根含水率（%）10.4760.0260.40650.025593.7320.3370.025表3玉米根干重/g重复鲜重/g根含水率/%根的干重/g干重平均值/g10.3870.02420.37393.730.0230.0223

8、0.2930.018表4不同压力条件下水流通量（Jv）压力（MPa）00.20.40.60.81.0流速/(g/s)00.2730.6140.4320.7950.841以压力水平为横坐标，流速为纵坐标作图，通过EXCEL制作回归曲线，曲线斜率即 为所测根系的Lpr。艮L y=0.1597x-0.0664，R2=0.8547，实验中所用玉米幼苗根系的水力学导度Lpr为0.1597 MPa_1min_1图1升压过程中玉米根系水流速率标准曲线七、实验讨论由结果知，随着压力的升高根系的水流量总体的变化趋势逐渐增大，但压力与水 流通量线性关系不强。起始阶段（00.2MPa）增加较慢，以后逐渐加快。当压力从0.2MPa 增加到0.4MPa时，水流量增加较快，增幅为55.5%。当压力从0.4MPa增加至0 0.6MPa时，水流速率反